改良型A/A/O+反硝化深床濾池在市政排水工程中的設計與應用

文／馮金河 清遠市水利水電勘測設計院有限公司 廣東清遠 511500

1、工程概況

某生活污水廠建設于2005年，設計處理能力為3.0萬m3/d，出水標準達到（GB18918-2002）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準的要求。隨著城市的發展，人們對環境的要求越來越嚴格，國家也提出了對已建城鎮生活污水廠提標改造的要求，為響應國家號召，需對現生活污水廠進行提標改造，改造后出水標準執行（GB18918-2002）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及（DB44/26-2001）《水污染物排放限值》第二時段一級標準的較嚴者。

該改造工程已于2020年12月完成并運行，通過對原有A/O池的改造，并新增反硝化深床濾池等深度處理系統，該生活污水廠出水標準穩定達到（GB18918-2002）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及（DB44/26-2001）《水污染物排放限值》第二時段一級標準的較嚴者，其中COD去除效率為90%，BOD5去除效率為93%，氨氮去除效率為85%，總磷去除效率為90%。

2、運行進水情況

城鎮生活污水的來源包括廚房洗滌、淋浴、洗衣等廢水以及沖洗廁所等污水，主要污染物主要是有機物、氮、磷等營養物質，水質較為穩定但渾濁，色深且具有惡臭，呈微堿性，一般不含有毒物質，含有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵等[1]。目前，該生活污水廠平均處理水量已經滿負荷運行達到100%，遇到下雨天偶爾有超負荷運行的情況，受地下水入滲和局部地方雨污混流等情況影響，實際進水水質低于設計進水水質，實際進水及設計進水水質、水量情況如下表1所示。

表1 實際進水及設計進水水質、水量

3、改造工程情況

3.1 改造前工藝

本工程實例改造前主體工藝采用粗格柵+集水池+細格柵+旋流沉砂池+A/O+二沉池+紫外消毒進行處理。具體工藝流程圖如下圖1所示。

圖1 改造前工藝流程圖

改造前污水廠處理工藝為常規處理工藝，設計處理能力為3.0萬m3/d，改造前生活污水廠出水水質見表2，可知改造前有機物去除效果較好，各項指標均能達到（GB18918-2002）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準的要求，但無法滿足新的標準要求，從實際出水指標可知BOD5及氨氮、TP不能滿足新的標準要求，因此這幾項指標是本次改造工程的重點。

表2 實際出水及設計出水水質

3.2 改造后工藝

針對上述情況，改造工程主要內容有：對原有A/O池中的厭氧池進行改造，通過增加隔墻將厭氧區隔出一個缺氧區，污水在好氧池中將氨氮轉化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，通過混合液內循環返回到缺氧池進行反硝化，在反硝化細菌的作用下將硝酸鹽或亞硝酸鹽轉化為氮氣排出，達到脫氮功能[2]；新增反硝化深床濾池，強化末端脫氮效果，在處理污水過程中，深床濾池中的濾料層可以接受缺氧環境進行運行，而且濾料表面還存在大量生物菌群，通過二級生化的方式進行處理，然后其出水可以借助于重力作用，促進水流可以順利通過，但是針對污水中出現其他的化學成分，例如硝酸鹽或者是亞硝酸鹽，極有可能會吸附在濾料載體中，此時生物膜就可以及時吸附，進而將這些化學物質還原為N2，達到提升反硝化脫氮的效果，對于顆粒濾料而言，則可以通過截留懸浮物而有效凈化[3]。改造后工藝流程見圖2所示。

圖2 改造后工藝流程圖

3.2.1 A/O池改造

原有A/O池采用厭氧池+氧化溝的形式，共分為2組，單組處理水量為1.5萬立方米/天，其中單組厭氧池尺寸為18.65m×23.0m×6.0m，單個廊道氧化溝尺寸為42.45m×11.5m×6.0m（每組有2個廊道），改造前單組A/O池分區示意見圖3。

圖3 改造前分區圖

通過優化厭氧分區，用隔墻將厭氧池隔出缺氧區，改造后厭氧池單組尺寸為18.65m×11.5m×6.0m，缺氧池單組尺寸為18.65m×11.5m×6.0m，同時增加缺氧池潛水推流器，功率為4kw，轉速34r/min；好氧池增加混合液回流泵2臺，單臺流量1250m3/h，揚程10m，功率75kW，改造后分區示意圖見圖4。

圖4 改造后分區圖

A/O池系統經改造后厭氧池停留時間為1.9h，缺氧池停留時間為1.9h，好氧池停留時間為6h，BOD污泥負荷為0.08kgBOD5/（kgMLSS.d），好氧池汽水比為7.8:1，污泥回流比為50%～100%，混合液回流比為200%。

3.2.2 新增反硝化深床濾池

反硝化深床濾池分為單座4格，單格尺寸為17.33m×3.9m×6.30m，濾池水頭損失≤2.44m，正常濾速為4.62m/h，強制濾速為6.16 m/h，設計脫氮負荷為0.3kgNO3-N-/m3·d。配備有反沖洗水泵2臺，單臺流量1020m3/h，揚程12m，功率45kw；反沖洗風機2臺，風量104.27m3/min，風壓78.4KPa，P=185KW；儀表儀器、濾磚1批等，承托層五級級配技術規格表如下表3所示。

表3 級配技術規格表

3.3 主要處理單元運行參數

改造后主要處理單元工藝參數見下表4。

表4 主要工藝參數

3.4 運行效果

本工程實例各主要運行單元處理效果如下表5。

表5 各主要運行單元處理效果

經過改造后，各項指標均能滿足新的排放標準要求，其中COD去除效率為90%，BOD5去除效率為93%，氨氮去除效率為85%，總磷去除效率為90%，相比于改造前，COD去除效率提高了6%，BOD5去除效率提高13%，氨氮去除效率提高25%，總磷去除效率提高18%。

3.5 改造工程投資

本項目工程造價如下：設備及安裝工程為2190.65萬元，土建工程造價為696.62萬元，其他費用為62.94萬元，工程總造價為2950.21萬元。

結語：

經過改造后，該生活污水處理廠出水各項指標均能達到（GB18918-2002）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準及（DB44/26-2001）《水污染物排放限值》第二時段一級標準的較嚴者的要求。經過改造，大大提高了污水處理系統的穩定性及抗沖擊能力。因此，從實際操作來看，該工程是經濟可行的，對老舊污水廠的提標改造設計與建設具有參考借鑒意義。